一种专用于矿物棉复合贴面的单组份无卤阻燃胶粘剂及矿物棉复合贴面的制作方法

本发明涉及水性胶粘剂，特别涉及一种专用于矿物棉复合贴面的单组份无卤阻燃胶粘剂及矿物棉复合贴面。

背景技术：

1、复合贴面材料是由纤维、薄膜和薄金属复合制成的绝热系统的外保护及装饰层，按照材质可以分为铝箔类贴面(由铝箔、牛皮纸和纤维材料复合而成)和聚丙烯类贴面(由聚丙烯膜、牛皮纸和纤维材料复合而成)，其中聚丙烯贴面由于聚丙烯薄膜较高的表面能，其对胶粘剂的润湿性能、粘结性能、力学性能要求更高。矿物棉是工业和建筑中优良的隔热保温材料，由天然岩石或冶金矿渣在燃烧炉内经高温熔化后，用喷吹法或离心制得的棉花状短纤维。具有质轻、耐久、不燃、不腐、不霉、不受虫蛀等特点，因此被广泛作为纤维材料用于复合贴面材料中。

2、根据住建部和公安部46号文的要求：建筑高度大于100米以上的住宅建筑，保温材料的燃烧性能应为a级。其他民用建筑：建筑高度大于50米需要设置a级防火材料。其他民用建筑:24≤高度<50可使用a1级,也可使用防火隔离带。因此，随着建筑材料对防火阻燃的要求越来越高，阻燃型复合贴面材料也必将成为趋势。

3、无卤阻燃添加剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主。这两类化合物，燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，另外还有硅系阻燃剂及氮系阻燃剂等几类新型的无卤阻燃剂。这些新型的无卤阻燃剂成为了符合国际标准发展趋势的新产品。近两年无卤阻燃剂技术的持续进步，无卤阻燃剂在技术应用、性价比上的优势得到了进一步增强。然而，由于阻燃剂颗粒较大、不同的阻燃剂之间化学性质有所差异等原因，如果将阻燃剂与胶粘剂混合长期储存会产生分层、凝胶或者破乳等现象。因此目前的贴面厂家会使用双组份阻燃胶粘剂，即分别储存胶粘剂和阻燃剂，再在生产前将胶粘剂及阻燃剂按照一定比例进行简单混合后立即使用。此种在生产前混合的方式，对于工人要求较高，且人工成本较大，质量控制面临严峻挑战。

4、专利cn113913124a公开了一种阻燃型聚丙烯贴面及其制备方法，涉及贴面制备技术领域，所述阻燃型聚丙烯贴面从上至下依次为防护层、铝箔层、加强层、网布层、聚丙烯层、胶黏层和防粘纸层，其中使用的胶粘层为压敏胶。由于用在复合贴面材料中的胶粘剂使用量很少，因此对胶粘剂的粘结性能要求很高，而压敏胶的粘结性能、拉伸性能等均无法达到理想标准，也无法很好地与阻燃剂相混合。

5、因此，在复合贴面的应用中，如何制备出一种储存性能及应用性能均稳定的单组份无卤阻燃贴面胶粘剂，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中的问题，本技术提供了一种专用于矿物棉复合贴面的单组份无卤阻燃胶粘剂，以及使用这种单组份无卤阻燃胶粘剂制备得到的矿物棉复合贴面。其中单组份是指所述胶粘剂成品为单个均匀组分，不用现场混合其他物料，减少了配料次数带来的时间浪费、物料损失及对环境的污染；避免双组分配料计量上的错误，避免计量误差和混料不均匀带来性能上的影响，利于自动化流水生产线。本专利所述单组份胶粘剂为单组份稳定体系，可以在长期储存的过程避免大颗粒团聚、胶粘剂分层、分水等不良现象。

2、具体由如下方案实现：

3、一方面，本技术提供一种专用于矿物棉复合贴面的单组份无卤阻燃胶粘剂，按重量计包括如下组分：

4、水性乳液：20-80份；

5、分散剂：0.1-5份；

6、消泡剂：0.1-5份；

7、表面活性剂：0.1-5份；

8、增稠剂：0.1-10份；

9、阻燃剂：5-50份；

10、偶联剂：0.1-10份；

11、水1-60份。

12、本发明所提供的水性乳液，是指单体和水在乳化剂和引发剂的作用下得到的聚合物，作为胶粘剂的主体，水性乳液通过将阻燃剂等其他助剂均匀混合在一起施工干燥后，形成均匀的胶粘层从而提供粘合作用。作为粘结剂的乳液，需要选择玻璃化转变温度适当的聚合物，玻璃化转变温度简称tg，即高分子材料由玻璃态到高弹态的转变温度，以下由tg代替。tg由差示扫描量热法(dcs)测量，参考标准为gb/t 19466.2-2004。本发明所提供的水性乳液，其tg范围为-35～20℃。若所选乳液tg过高，则乳液偏硬，成膜后粘结性能较差；若所选乳液tg过低，乳液偏软，粘结性能较好但是成膜后强度较差，达不到矿物棉复合贴面对于断裂拉伸强度的要求。

13、进一步地，所述水性乳液可以为丙烯酸聚合物乳液，所述丙烯酸聚合物乳液包括纯丙乳液、醋丙乳液、苯丙乳液；所述水性乳液还可以包括丁二烯-苯乙烯乳液或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。进一步，所述乳液优选苯丙乳液及丁二烯-苯乙烯乳液。

14、进一步地，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵盐或焦磷酸钠中的一种或几种。分散剂用于分散粉体，并帮助粉体在体系中以稳定的状态存在。

15、进一步地，所述消泡剂为矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂或聚硅氧烷消泡剂中的一种或几种。用于消除因搅拌引入的气泡及粉体润湿所产生的气泡，消除因气泡导致的胶粘剂性能降低。

16、进一步地，所述表面活性剂为非离子多嵌段物、改性有机硅类聚合物、有机氟聚合物、炔二醇及其衍生物、聚醚改性聚硅氧烷或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。表面活性剂可以通过改善胶粘剂的表面张力和渗透性，使其能够更好地润湿底材，从而提高胶粘剂在基材上的附着力；同时还能协助分散粉体，协助防沉。表面活性剂优选改性有机硅类聚合物或聚醚改性聚硅氧烷。

17、进一步地，所述增稠剂用于调整体系粘度，使得大颗粒粉体及助剂能以均匀的状态存在于体系中，杜绝阻燃型胶粘剂在长期储存或者极端环境中出现的分水、分层、发涨等不良现象。

18、所述增稠剂为a类增稠剂搭配b类增稠剂，通过搭配，使得本专利发明产品同时具有高、中、低剪切粘度，保证本专利发明产品具备施工、储存等需要的高剪切粘度、中剪切粘度、低剪切粘度。其中，所述a类增稠剂和b类增稠剂的比例为1～6：1。

19、进一步地，所述a类增稠剂可以是聚丙烯酸类增稠剂、聚氨酯类增稠剂或聚乙烯醇等，根据其结构和分子量，能提供在不同剪切速率下的粘度。其中聚乙烯醇优选聚合度不低于1300、醇解度不低于80％；聚丙烯酸类增稠剂优选疏水改性聚丙烯酸盐类；聚氨酯类增稠剂优选梳状缔合型聚氨酯类增稠剂，即每个增稠剂分子中间还有两个垂挂的疏水基。

20、所述b类增稠剂可以是气相二氧化硅、凹凸棒土、改性膨润土、黄原胶、瓜儿胶、明胶等。b类增稠剂主要用于提供较高的低剪切粘度，能保证体系在剪切速率为0.1s-1时，粘度达到100pa·s以上，进一步优先100～300pa·s范围，保障体系拥有较高的低剪切粘度，从而达到防沉的目的。进一步，b类增稠剂优选硅铝胶改性膨润土、分子量(本发明所述的分子量指数均分子量，以下同)在300万以上的黄原胶。

21、本发明通过增稠体系的搭配和配方的优化，可制备得到单组份的无卤阻燃胶粘剂，使得本产品可在长期储存中以稳定的状态存在，具有优异的储存性能：即在50℃烘箱中能稳定热储存7天，热储存结束后恢复25℃室温其粘度变化＜7ku；在25℃室温条件下能储存6个月，且粘度变化＜5ku，可有效防止因阻燃剂颗粒大而容易导致的团聚下层等现象，减少了生产前混合胶粘剂和阻燃剂的步骤，大大提高了生产质量并节约了人工配料成本。

22、进一步地，所述阻燃剂包括有机阻燃剂和无机阻燃剂。通过与乳液复配，提供阻燃型胶粘剂，大多数阻燃剂为固体粉末，且粒径较粗。本发明所述阻燃剂包括但不限于聚磷酸铵、二乙基次膦酸盐、无机次磷酸盐、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或几种。其中，聚磷酸铵的目数为200-800目，二乙基次氯酸盐为325-1250目，氢氧化铝800目及以上。进一步，阻燃剂优选有机阻燃剂，次选无机阻燃剂。

23、进一步地，所述偶联剂中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。本发明通过添加偶联剂，将阻燃剂及乳液桥接，增强产品的断裂拉伸性能。本发明偶联剂包括硅烷偶联剂、磷酸酯类偶联剂、硼酸酯偶联剂或双金属偶联剂中的一种或几种，优选硅烷偶联剂，包括但不限于甲基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

24、另一方面，本技术还提供一种矿物棉复合贴面，由上述专用于矿物棉复合贴面的无卤阻燃胶粘剂制备得到。

25、其中，所述制备方法包括如下步骤：

26、调配专用于矿物棉复合贴面的无卤阻燃胶粘剂；

27、在铝箔或者聚丙烯薄膜使用涂胶设备进行单面涂胶，涂胶量6g-30g/m2；

28、将涂好胶的铝箔或者聚丙烯薄膜送入烘道，温度60-110℃，时间5-60s；

29、将烘干后的铝箔或者聚丙烯薄膜复合夹筋及阻燃牛皮纸，复合后进行压制，压制时间2-30s，压制压力0.1mpa-1mpa；

30、将压制过的复合贴面进行二次压制，压制时间2-30s，压制压力0.1mpa-1mpa；

31、养生存放48小时，得到矿物棉复合贴面。

32、上述专用于矿物棉的复合贴面在综合性能上能够同时满足阻燃性能、拉伸性能、储存性能和粘结性能的要求，其中，聚丙烯类夹筋贴面的氧指数＞26％、纵向断裂拉伸强度＞160n/25mm、横向断裂拉伸强度＞100n/25mm、纸破百分比≥75％；铝箔类夹筋贴面的氧指数＞28％、纵向断裂拉伸强度＞120n/25mm、横向断裂拉伸强度＞70n/25mm、纸破百分比≥80％。

33、与现有技术相比，本发明所述提供的专用于矿物棉复合贴面的单组份无卤阻燃水性胶粘剂具有以下优点：

34、1)通过优化选择阻燃剂，复配水性乳液，其燃烧性能好，能达到垂直燃烧续燃时间＜3s；

35、2)通过调整苯丙、丁苯等水性乳液的用量及与阻燃剂比例，保证了阻燃性能的同时，将胶粘剂的粘结性能最大化，能够满足矿物棉复合贴面对胶合强度的需求，制备得到矿物棉复合贴面的纸破百分比≥75％。

36、3)通过使用适用的增稠体系及表面活性剂等助剂，并调整组分比例与水性乳液进行复配，使得本产品能在长期储存中以稳定的状态存在，50℃储存能存放7天以上，在25℃室温下储存能存放六个月以上。防止了因阻燃剂颗粒大导致的团聚下层等现象，减少了生产前混合胶粘剂和阻燃剂的步骤，大大控制了生产质量并节约了人工成本；

37、4)通过使用偶联剂，增强了成品的断裂拉伸性能，聚丙烯类夹筋贴面纵向断裂拉伸强度＞160n/25mm、横向断裂拉伸强度＞100n/25mm；铝箔类夹筋贴面纵向断裂拉伸强度＞120n/25mm、横向断裂拉伸强度＞70n/25mm。

38、5)本技术提供的矿物棉复合贴面产品本身安全环保，生产便捷，燃烧时无有害气体产生，性能优异。